Kërkimi i tekstit të plotë:
Faqja kryesore > Abstrakt > Komunikimet dhe komunikimet
Pajisje optoelektronike
Materialet e para të qelqit kërkonin një shkallë ftohjeje prej 106 °C s -1 në mënyrë që të mund të përftoheshin vetëm shtresa shumë të holla të materialit. Me kalimin e kohës, u zhvilluan lidhje të reja ku ishte e mundur të përftohej një fazë qelqi me ritme ftohjeje më të ulëta e më të larta. Enët ekzistuese të gatimit karakterizohen nga një temperaturë zbutjeje relativisht e ulët, e cila bën të mundur, përveç metodave konvencionale të derdhjes, të prodhohen artikuj të derdhur të ngjashëm me prodhimin e artikujve plastikë.
Në ditët e sotme xhami metalik përdoret në një shkallë më të madhe për prodhimin e pajisjeve të peshkimit, gjuetisë dhe zhytjes. Cilësitë e jashtëzakonshme estetike të këtyre materialeve kanë bërë që ato të përdoren edhe për të bërë bizhuteri, dhe për shkak të forcës së tyre të lartë mekanike janë të përshtatshme edhe për të bërë kuti ore për të apasionuarit pas sporteve ekstreme. Zhvillimi intensiv i teknologjive për marrjen e lenteve metalike ka bërë të mundur përdorimin më të gjerë të këtyre materialeve.
Karakteristikat kryesore të diodave që lëshojnë dritë në diapazonin e dukshëm
Karakteristikat kryesore të diodave që lëshojnë dritë infra të kuqe
Pajisjet optoelektronike në një kuptim të gjerë
Lista e burimeve të përdorura
Pajisje optoelektronike
Puna e pajisjeve optoelektronike bazohet në proceset elektron-fotone të marrjes, transmetimit dhe ruajtjes së informacionit.
Për shkak të ngurtësisë dhe elasticitetit të jashtëzakonshëm të qelqit metalik, këto materiale janë përdorur si një zëvendësues "mjedisor" i plumbave që depërtojnë uraniumin e varfëruar. Këto materiale përdoren gjithashtu për prodhimin e paketave të specializuara elektronike, veçanërisht në rangun e frekuencës së lartë. Përdorimi i gjerë mjekësor i gotave metalike bazohet në forcën e tyre të madhe mekanike të kombinuar me korrozionin dhe biokompatibilitetin. Ato përdoren më së shpeshti si proteza për zëvendësimin e gjurit dhe stimulues kardiak.
Pajisja më e thjeshtë optoelektronike është një çift optoelektronik, ose optobashkues. Parimi i funksionimit të një optobashkues, i përbërë nga një burim rrezatimi, një medium zhytjeje (fibër optike) dhe një fotodetektor, bazohet në shndërrimin e një sinjali elektrik në një optik, dhe më pas përsëri në një elektrik.
Optoçiftuesit si pajisje funksionale kanë përparësitë e mëposhtme mbi elementët e radios konvencionale:
Nanogrimcat dhe nanostrukturat e tjera kanë ekzistuar pothuajse që nga fillimi i universit. Shumë modele teorike sugjerojnë se nanomaterialet origjinale ishin të nevojshme për shfaqjen e jetës në Tokë. Aktualisht, Natyra përdor gjithashtu shumë nanogrimca të ndryshme, të tilla si krahët e bukur të fluturave, të lidhura me fenomenet optike që ndodhin në sipërfaqe me nanostrukturë. Nanopluhurat dhe nanogrimcat, si metalike ashtu edhe jometalike, po përdoren gjithnjë e më shumë. Ato mund të përdoren si suspensione në lëngje ashtu edhe si sipërfaqe të ngurta.
izolim i plotë galvanik "hyrje - dalje" (rezistenca e izolimit tejkalon 10 12 - 10 14 ohms);
imuniteti absolut i zhurmës në kanalin e transmetimit të informacionit (bartësit e informacionit janë grimca elektrike neutrale - fotone);
rrjedha e njëanshme e informacionit, e cila shoqërohet me tiparet e përhapjes së dritës;
Ky grup i dytë aplikimesh është shumë më afër metalurgjisë, sepse mund të jetë një mënyrë e përpunimit nanoteknologjik të sipërfaqes së produkteve. Sipërfaqet e imta metalike me nanomateriale kanë potencial të madh. Falë njohurive moderne, është e mundur të përftohen veshje super të forta, rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj korrozionit në sipërfaqe metalike, sipërfaqe "biokompatibile" dhe lyerja e tyre në pothuajse çdo ngjyrë.
Përveç kësaj, trajtimi sipërfaqësor, i cili i jep një karakter super-hidrofil ose super-hidrofobik, ka një rëndësi të madhe praktike. Efekti superhidrofilik konsiston në bërjen e sipërfaqes së një materiali të përsosur të lagësht: uji nuk formohet në sipërfaqen e pikave individuale, por mbulon sipërfaqen me një shtresë të hollë uniforme. Kjo është e rëndësishme për xhamat e makinave dhe karrocerinë: dritaret mbeten plotësisht transparente kur bie shi, gjë që ka një rëndësi të madhe për sigurinë e drejtimit, veçanërisht në kushte të vështira atmosferike.
brez i gjerë për shkak të frekuencës së lartë të dridhjeve optike,
shpejtësi të mjaftueshme (njësi nanosekonda);
tension i lartë i prishjes (dhjetëra kilovolt);
niveli i ulët i zhurmës;
forcë e mirë mekanike.
Sipas funksioneve të kryera, një optobashkues mund të krahasohet me një transformator (element bashkues) me një stafetë (çelës).
Përveç kësaj, xhamat e përparme dhe karrocerat mbeten të pastra pasi çdo ndotje hiqet lehtësisht nga shiu, i cili është gjithashtu i një rëndësie të madhe mjedisore për shkak të përdorimit të reduktuar të detergjenteve dhe pastruesve të tjerë. Efekti superhidrofobik i pastërtisë së sipërfaqes gjithashtu mbahet i pastër. Gjithashtu në këtë rast, uji mund të largojë shpejt papastërtitë nga sipërfaqja.
Nanogrimcat në lëng dhe në formë shtresash karakterizohen nga ngjyra intensive. Përdorimi i parë, historikisht, i nanogrimcave ishte ngjyrosja e xhamit. Kjo kupë është bërë prej qelqi që përmban nanogrimca argjendi dhe ari të shpërndara në të gjithë vëllimin. Në dritën e reflektuar, ajo fiton një shkëlqim ngjyrë jeshile, dhe drita e ulët është e kuqe. Nanogrimcat metalike të disponueshme aktualisht bëjnë të mundur marrjen e pothuajse çdo ngjyre, në varësi të përbërje kimike, përqendrimi, madhësia dhe forma e grimcave.
Në optoçiftuesit, përdoren burime të rrezatimit gjysmëpërçues - dioda që lëshojnë dritë të bëra nga materialet e përbërjeve të grupit A III B V , ndër të cilat më premtuesit janë fosfidi dhe arsenidi i galiumit. Spektri i rrezatimit të tyre shtrihet në rajonin e rrezatimit të dukshëm dhe afër infra të kuq (0,5 - 0,98 mikron). Diodat që lëshojnë dritë të bazuara në fosfid galium kanë një shkëlqim të kuq dhe jeshil. LED-të e karbitit të silikonit janë premtuese, kanë një shkëlqim të verdhë dhe funksionojnë në temperatura të larta, lagështi dhe në mjedise agresive.
Përveç aplikimeve dekorative, vetitë optike të këtyre materialeve, si në formë suspensionesh, ashtu edhe në formë filmash të hollë, përdoren si sensorë dhe çelësa optoelektronikë shumë të shpejtë. Aplikimi më i rëndësishëm i veshjeve me nanostrukturë është krijimi i materialeve biokompatibile. Kjo lejon prodhimin e implanteve që integrohen lehtësisht me indet e gjalla, duke parandaluar refuzimin e implantit dhe infeksionet serioze. Supozohet se në të ardhmen do të jetë e mundur të sintetizohen materiale që mund të kryejnë funksione të ndryshme në organizma dhe, ndoshta, të mbështesin ose zëvendësojnë organet e sëmura.
LED-të që lëshojnë dritë në rrezen e dukshme të spektrit përdoren në orët elektronike dhe mikrollogaritësit.
Diodat që lëshojnë dritë karakterizohen nga një përbërje spektrale e rrezatimit, e cila është mjaft e gjerë, një model rrezatimi; efikasiteti kuantik, i përcaktuar nga raporti i numrit të kuanteve të dritës së emetuar me numrin e atyre që kanë kaluar nëpër fq-n-kalimi i elektroneve; fuqia (me rrezatim të padukshëm) dhe shkëlqimi (me rrezatim të dukshëm); karakteristikat volt-amper, lumen-amper dhe vat-amper; shpejtësia (rritja dhe ulja e elektrolumineshencës gjatë ngacmimit pulsues), diapazoni i temperaturës së funksionimit. Kur temperatura e funksionimit rritet, ndriçimi i LED zvogëlohet dhe fuqia e rrezatimit zvogëlohet.
Detyra e dytë e rëndësishme është prodhimi i materialeve që nuk integrohen në mjedisin biologjik dhe nuk mbulojnë shtresën proteinike. Puna e parë mbi implantet u përqendrua në arritjen e forcës së saktë të pjesëve metalike në mënyrë që të rrisë jetëgjatësinë e implantit. Vitet e fundit, kërkimet janë fokusuar në vetitë sipërfaqësore të implanteve dhe efektet e sipërfaqeve në materialet biologjike. Aktualisht, praktika mjekësore është e një rëndësie të madhe për implantet që integrohen në indin kockor.
Karakteristikat kryesore të diodave që lëshojnë dritë në diapazonin e dukshëm janë dhënë në tabelë. 1, dhe diapazoni infra të kuqe - në tabelë. 2.
Tabela 1 Karakteristikat kryesore të diodave që lëshojnë dritë në diapazonin e dukshëm
|
Lloji i diodës |
Shkëlqimi, cd / m 2, ose intensiteti i dritës, mkcd Zgjedhja e pamjaftueshme e materialit jo vetëm që zgjat shërimin, por mund të çojë në inflamacion. Përveç kësaj, rritja e indit lidhës mund të ndodhë në vend të indit kockor, gjë që çon në fiksim të dobët të endoprotezës në indin kockor. Prandaj, është veçanërisht e rëndësishme përgatitja e duhur e sipërfaqes së implantit përpara se të implantohet pacienti në trup. Procesi i përgatitjes së një gipsi për implantim në një marrës quhet biokompatibilitet. Për shekuj me radhë, metalet e çmuara si argjendi dhe ari janë të njohura për përdorimin e tyre në fusha të ndryshme të jetës, në varësi të formës së tyre. Nga qelqi me njolla antike, bizhuteri, vazo, piktura apo vegla pune, takëm deri te materialet moderne dhe funksionale të përdorura si në teknologjinë kimike, industriale, elektronike dhe mjekësore. Aplikim individual lidhur me formën e metaleve fisnike. Për shembull, për të dekoruar kupën e Lihurgut, mjeshtra moderne përdoret argjendi dhe ari koloidal. |
Ngjyra e shkëlqimit |
Rryma e drejtpërdrejtë përpara, mA |
||
|
KL101 A - B AL102 A - G AL307 A - G |
10 - 20 cd / m 2 40 - 250 mcd 150 - 1500 mcd |
E kuqe e gjelbër E kuqe e gjelbër |
Diodat që lëshojnë dritë në pajisjet optoelektronike lidhen me fotodetektorët me anë të një mediumi zhytjeje, kërkesa kryesore për të cilën është transmetimi i sinjalit me humbje dhe shtrembërime minimale. Pajisjet optoelektronike përdorin mjete të forta zhytjeje - përbërje organike polimerike (ngjitëse optike dhe llaqe), media kalkogjenide dhe fibra optike. Në varësi të gjatësisë së kanalit optik midis emetuesit dhe fotodetektorit, pajisjet optoelektronike mund të ndahen në optoçiftues (gjatësia e kanalit 100 - 300 mikron), optoizolues (deri në 1 m) dhe linja komunikimi me fibra optike - FOCL (lart deri në dhjetëra kilometra).
Në varësi të këndit të rënies, kupa ndryshon ngjyrën nga e kuqe në jeshile. Ari koloidal është përgjegjës për ngjyrën e bukur të kuqe, dhe ngjyra e gjelbër është nanogrimca argjendi. Aktualisht, nanogrimcat e arit përdoren në fusha të ndryshme të biologjisë, kimisë, optoelektronikës, terapisë me ilaçe ose terapisë së kancerit. Përveç kësaj, ato përdoren si "bartës" të barnave dhe për lloje të ndryshme të biosensorëve. Argjendi, ndryshe nga ari, përdoret prej kohësh në mjekësi dhe sot dihet se ka veti baktericid dhe fungicid.
Llojet e njohura të enëve, takëmeve ose kontejnerëve për ruajtjen e ujit prej argjendi, produkte që kompensonin mungesën e frigoriferëve në atë kohë. Gjithashtu me të drejtë besohej se përdorimi i enëve të argjendit për ushqim mbron nga sëmundjet dhe madje edhe sëmundjet. Edhe sot e kësaj dite në Britaninë e Madhe ekziston një thënie "lindur me një lugë argjendi në gojë", e cila simbolizon fillimi më i mirë jeta. Për shkak të vetive të tij antiseptike, argjendi, ose më mirë jonet e tij përdoren në lloje të ndryshme antidjersë, bojëra, nyje etj. tani platini është një metal shumë i çmuar dhe luan një rol të madh në shumë industri, veçanërisht në proceset katalitike.
Tabela 2. Karakteristikat kryesore të diodave që lëshojnë dritë infra të kuqe
|
Lloji i diodës |
Fuqia totale e rrezatimit, mW |
Tensioni përpara DC, V |
Gjatësia e valës së rrezatimit, µm |
Koha e rritjes së pulsit të rrezatimit, ns Çdo shofer e di se makina e tij nuk do të lejohet nëse nuk ka një katalizator që redukton çlirimin e substancave toksike në atmosferë. Katalizatorët fituan popullaritet rreth 30 vjet më parë, pa dyshim të ndikuar nga zhvillimi i shpejtë i ndërgjegjësimit të motorizimit dhe sigurisë. mjedisi. Katalizatori, në varësi të llojit të karburantit që drejton automjetin, përmban shumë platin, paladium dhe rodium. Platini dhe paladiumi përdoren gjithashtu si katalizatorë në shumë procese të tjera, duke përfshirë qelizat e tilla të njohura të karburantit. |
Koha e zbërthimit të pulsit të rrezatimit, ns |
|
|
AL106 A - D |
0,6 - 1 (në 50 mA) 0,2 - 1,5 (në 100 mA) 6 - 10 (në 100 mA) 1.5 (në 100 mA) 0,2 (në 20 mA) 10 (në 50 mA aktuale) |
Fotodetektorët e përdorur në optoçiftuesit i nënshtrohen kërkesave për përputhjen e karakteristikave spektrale me emetuesin, humbjet minimale gjatë konvertimit të një sinjali drite në elektrik, fotondjeshmërisë, shpejtësisë, madhësisë së një zone fotosensitive, besueshmërisë dhe nivelit të zhurmës.
Dihet mirë se vetitë katalitike varen shumë nga madhësia, forma dhe gjithashtu metali që "punon". Kjo do të thotë se morfologjia ndikon fuqishëm në vetitë fiziko-kimike dhe rrjedhimisht të tyre përdorim praktik. Katalizatorët do të kërkojnë nanogrimca deri në 5-10 nm dhe një formë sferike për shkak të sipërfaqes aktive të zhvilluar. Megjithatë, po dalin artikuj të rinj që tregojnë se forma jo sferike ka një efekt po aq të dobishëm në vetitë katalitike të nanogrimcave. Një avantazh shtesë i nanogrimcave, d.m.th. grimcat më të vogla se 100 nm, është se ato kanë një ngarkesë sipërfaqësore.
Për optoçiftuesit, fotodetektorët me një efekt të brendshëm fotoelektrik janë më premtuesit, kur ndërveprimi i fotoneve me elektronet brenda materialeve me veti të caktuara fizike çon në tranzicione të elektroneve në pjesën më të madhe të rrjetës kristalore të këtyre materialeve.
Efekti i brendshëm fotoelektrik manifestohet në dy mënyra: në një ndryshim në rezistencën e fotodetektorit nën veprimin e dritës (fotorezistorë) ose në shfaqjen e një foto-emf në ndërfaqen midis dy materialeve - gjysmëpërçues-gjysmëpërçues, metal-gjysmëpërçues. (fotoqeliza valvulash, fotodioda, fototransistorë).
Kjo, nga ana tjetër, ndikon në qëndrueshmërinë e tyre, dhe gjithashtu bën të mundur modifikimin e sipërfaqes duke thithur përbërës "të tjerë", grupe funksionale etj. bën të njëjtat grimca, por modifikohet me një “putrë” shtesë, duke përftuar veti të reja, si për shembull aftësinë për të transportuar ilaçin në indet e duhura dhe për t'i lëshuar në vendin e dëshiruar.
Më poshtë janë shembuj të imazheve të nanogrimcave të arit të formave të ndryshme. Si përfundim, mund të thuhet se si sot ashtu edhe sot këto metale nanometrike po vlerësohen dhe gjejnë një gamë të gjerë aplikimesh. Avantazhi ynë ndaj mjeshtrave të lashtë padyshim qëndron në faktin se ne kuptojmë se si formohen nanogrimcat, dimë mekanizmin, kinetikën e formimit të tyre. Kjo njohuri, nga ana tjetër, ju lejon të kontrolloni vetitë e nanogrimcave dhe aftësinë e tyre për t'i modifikuar ato.
Fotodetektorët me një efekt të brendshëm fotoelektrik ndahen në fotodioda (me fq-n-kryqëzimi, struktura MIS, pengesa Schottky), fotorezistorë, fotodetektorë me amplifikim të brendshëm (fototransistorë, fototransistorë të përbërë, fototiristorë, fototransistorë në terren).
Fotodiodat bëhen në bazë të silikonit dhe germaniumit. Ndjeshmëria maksimale spektrale e silikonit është 0,8 µm, dhe ajo e germaniumit është deri në 1,8 µm. Ata punojnë me paragjykim të kundërt fq-n-tranzicioni, i cili lejon rritjen e shpejtësisë, stabilitetit dhe linearitetit të karakteristikave të tyre.
Nanoteknologjia është një fushë e shkencës me zhvillim shumë të shpejtë. Siç shihet nga shembujt e dhënë, kjo nuk është një shkencë teorike, pasi arritjet e saj zbatohen shumë shpejt në prodhim. Edhe pse në shumë raste kostoja e lartë është një pengesë dhe materialet konstatohen me përdorim të kufizuar, duhet shpresuar që në të ardhmen kostoja e prodhimit do të ulet dhe këto materiale do të përdoren në shumë fusha të jetës së përditshme.
Roli i nanoteknologjive dhe nanomaterialeve në industrinë e automobilave është veçanërisht i qartë. Automjetet më të lehta të pajisura me materiale me fërkim të ulët jo vetëm që do të reduktojnë kostot e prodhimit dhe përdorimin e automjeteve, por gjithashtu do të reduktojnë konsumin e karburantit fosil dhe do të reduktojnë ndjeshëm ndotjen.
Më shpesh, fotodiodat përdoren si fotodetektorë të pajisjeve optoelektronike me kompleksitet të ndryshëm. fq- i-n-strukturat ku iështë rajoni i varfëruar i fushës së lartë elektrike. Duke ndryshuar trashësinë e këtij rajoni, është e mundur të merren karakteristika të mira për sa i përket shpejtësisë dhe ndjeshmërisë për shkak të kapacitetit të ulët dhe kohës së fluturimit të transportuesve.
Fotodiodat e ortekut, të cilat përdorin amplifikimin e fotorrymës gjatë shumëzimit të bartësve të ngarkesës, kanë ndjeshmëri dhe shpejtësi të rritur. Megjithatë, këto fotodioda nuk janë mjaftueshëm të qëndrueshme në intervalin e temperaturës dhe kërkojnë furnizim me energji të tensionit të lartë. Fotodiodat me një pengesë Schottky dhe me një strukturë MIS janë premtuese për përdorim në vargje të caktuara të gjatësisë valore.
Fotorezistorët janë bërë kryesisht nga filma gjysmëpërçues polikristalorë të bazuar në një përbërje (kadmium me squfur dhe selen). Ndjeshmëria maksimale spektrale e fotorezistorëve është 0,5 - 0,7 μm. Fotorezistorët zakonisht përdoren në dritë të ulët; për sa i përket ndjeshmërisë, ato janë të krahasueshme me fotomultipliatorët - pajisje me një efekt të jashtëm fotoelektrik, por kërkojnë një furnizim me energji elektrike me tension të ulët. Disavantazhet e fotorezistorëve janë shpejtësia e ulët dhe niveli i lartë i zhurmës.
Fotodetektorët më të zakonshëm me përforcim të brendshëm janë fototransistorët dhe fototiristorët. Fototransistorët janë më të ndjeshëm se fotodiodat, por më të ngadaltë. Për të rritur ndjeshmërinë e fotodetektorit, përdoret një fototransistor i përbërë, i cili është një kombinim i tranzistorëve foto dhe amplifikues, por ka një shpejtësi të ulët.
Në optoçiftuesit, një fototiristor (një pajisje gjysmëpërçuese me tre fq- n-Tranzicionet, ndërrimi kur ndizet), i cili ka ndjeshmëri të lartë dhe nivel sinjali dalës, por shpejtësi të pamjaftueshme.
Shumëllojshmëria e llojeve të optoçiftuesve përcaktohet kryesisht nga vetitë dhe karakteristikat e fotodetektorëve. Një nga aplikimet kryesore të optoçiftuesve është izolimi efektiv galvanik i transmetuesve dhe marrësve të sinjaleve dixhitale dhe analoge. Në këtë rast, optobashkuesi mund të përdoret në modalitetin e konvertuesit ose të ndërruesit të sinjalit. Optoçiftuesi karakterizohet nga një sinjal i pranueshëm i hyrjes (rryma e kontrollit), raporti i transferimit të rrymës, shpejtësia (koha e ndërrimit) dhe kapaciteti i ngarkesës.
Raporti i koeficientit të transferimit të rrymës me kohën e ndërrimit quhet faktor i cilësisë së optoçiftit dhe është 10 5 - 10 6 për fotodiodat dhe optoçiftuesit fototransistor. Optoçiftuesit e bazuar në fototiristorë përdoren gjerësisht. Optoçiftuesit e bazuar në fotorezistorë nuk përdoren gjerësisht për shkak të qëndrueshmërisë së ulët të kohës dhe temperaturës. Diagramet e disa optoçiftuesve janë paraqitur në fig. 4, a - z.
Si burime koherente të rrezatimit përdoren lazerët, të cilët kanë qëndrueshmëri të lartë, karakteristika të mira energjetike dhe efikasitet. Në optoelektronikë, për hartimin e pajisjeve kompakte, përdoren lazer gjysmëpërçues - dioda lazer, të përdorura, për shembull, në linjat e komunikimit me fibra optike në vend të linjave tradicionale të transmetimit të informacionit - kabllo dhe tela. Ata kanë një gjerësi bande të lartë (gjerësi brezi prej një gigahertz), rezistencë ndaj ndërhyrjeve elektromagnetike, peshë dhe dimensione të ulëta, izolim të plotë elektrik nga hyrja në dalje, shpërthim dhe siguri nga zjarri. Një tipar i FOCL është përdorimi i një kabllo të veçantë me fibër optike, struktura e të cilit është treguar në Fig. 5. Mostrat industriale të kabllove të tillë kanë një zbutje prej 1 - 3 dB / km dhe më poshtë. Linjat e komunikimit me fibra optike përdoren për të ndërtuar rrjete telefonike dhe kompjuterike, sisteme televizive kabllore me cilësi të lartë të imazhit të transmetuar. Këto linja lejojnë transmetimin e njëkohshëm të dhjetëra mijëra bisedave telefonike dhe disa programeve televizive.
Vitet e fundit, optike qarqe të integruara(OIS), të gjithë elementët e të cilit formohen nga depozitimi i materialeve të nevojshme në nënshtresë.
Premtuese në optoelektronikë janë pajisjet e bazuara në kristale të lëngshme, të cilat përdoren gjerësisht si tregues në orët elektronike. Kristalet e lëngëta janë çështje organike(i lëngshëm) me vetitë e një kristali dhe janë në një gjendje kalimtare ndërmjet fazës kristalore dhe lëngut.
Treguesit e kristalit të lëngshëm kanë rezolucion të lartë, janë relativisht të lirë, konsumojnë energji të ulët dhe funksionojnë në nivele të larta ndriçimi.
Kristalet e lëngëta me veti të ngjashme me kristalet e vetme (nematikët) përdoren më shpesh në treguesit e dritës dhe pajisjet e memories optike.Kristalet e lëngëta që ndryshojnë ngjyrën kur nxehen (kolesterikët) janë zhvilluar dhe përdoren gjerësisht.Llojet e tjera të kristaleve të lëngëta (smektikat) janë përdoret për regjistrimin termo-optik të informacionit.
Pajisjet optoelektronike, të zhvilluara relativisht kohët e fundit, përdoren gjerësisht në fusha të ndryshme të shkencës dhe teknologjisë për shkak të vetive të tyre unike. Shumë prej tyre nuk kanë analoge në teknologjinë e vakumit dhe gjysmëpërçuesit. Megjithatë, ka ende shumë probleme të pazgjidhura që lidhen me zhvillimin e materialeve të reja, përmirësimin e karakteristikave elektrike dhe funksionale të këtyre pajisjeve dhe zhvillimin e metodave teknologjike për prodhimin e tyre.
Pajisja gjysmëpërçuese optoelektronike - një pajisje gjysmëpërçuese, funksionimi i së cilës bazohet në përdorimin e fenomeneve të rrezatimit, transmetimit ose thithjes në rajonet e dukshme, infra të kuqe ose ultravjollcë të spektrit.
Pajisjet optoelektronike në një kuptim të gjerë janë pajisje , duke përdorur rrezatimin optik për punën e tyre: gjenerimin, zbulimin, konvertimin dhe transmetimin e një sinjali informacioni. Si rregull, këto pajisje përfshijnë një ose një grup tjetër elementësh optoelektronikë. Nga ana tjetër, vetë pajisjet mund të ndahen në tipike dhe të veçanta, duke i konsideruar si tipike ato që prodhohen në masë për përdorim të gjerë në industri të ndryshme, dhe pajisjet speciale prodhohen duke marrë parasysh specifikat e një industrie të veçantë - në rastin tonë, shtypjen.
E gjithë shumëllojshmëria e elementeve optoelektronike ndahet në grupet e mëposhtme të produkteve: burimet dhe marrësit e rrezatimit, treguesit, elementët e optikës dhe udhëzuesit e dritës, si dhe mediat optike që ju lejojnë të krijoni kontrolle, të shfaqni dhe ruani informacione. Dihet se çdo sistemim nuk mund të jetë shterues, por, siç vuri në dukje me të drejtë bashkatdhetari ynë, Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), i cili zbuloi ligjin periodik të elementeve kimike në vitin 1869, shkenca fillon aty ku shfaqet numërimi, d.m.th. vlerësimi, krahasimi, klasifikimi, identifikimi i modeleve, përcaktimi i kritereve, tiparet e përbashkëta. Duke pasur parasysh këtë, para se të vazhdohet me përshkrimin e elementeve të veçanta, duhet të paktën në terma të përgjithshëm për të dhënë një karakteristikë dalluese të produkteve optoelektronike.
Siç u përmend më lart, tipari kryesor dallues i optoelektronikës është lidhja me informacionin. Për shembull, nëse rrezatimi lazer përdoret në disa instalime për forcimin e boshteve të çelikut, atëherë nuk është e arsyeshme t'i atribuohet ky instalim pajisjeve optoelektronike (megjithëse vetë burimi i rrezatimit lazer ka të drejtë ta bëjë këtë).
U vu re gjithashtu se optoelektronika zakonisht përfshin elementë të gjendjes së ngurtë (Instituti i Inxhinierisë së Energjisë në Moskë botoi një libër shkollor mbi kursin "Optoelektronikë" të quajtur "Pajisjet dhe pajisjet e optoelektronikës gjysmëpërçuese"). Por ky rregull nuk është shumë i rreptë, pasi botimet individuale mbi optoelektronikën diskutojnë në detaje funksionimin e fotoshumëzuesve dhe tubave të rrezeve katodike (ato i përkasin llojit të pajisjeve elektrovakum), lazerëve të gazit dhe pajisjeve të tjera që nuk janë në gjendje të ngurtë. Sidoqoftë, në industrinë e printimit, këto pajisje përdoren gjerësisht së bashku me ato të gjendjes së ngurtë (përfshirë gjysmëpërçuesit), duke zgjidhur probleme të ngjashme, prandaj, në këtë rast, ato kanë çdo të drejtë të merren parasysh.
Vlen të përmenden edhe tre veçori dalluese, të cilat sipas specialistit të njohur në fushën e optoelektronikës, Yuri Romanovich Nosov, e karakterizojnë atë si drejtim shkencor dhe teknik.
Baza fizike e optoelektronikës përbëhet nga fenomene, metoda dhe mjete për të cilat kombinimi dhe vazhdimësia e proceseve optike dhe elektronike janë themelore. Në një kuptim të gjerë, një pajisje optoelektronike përkufizohet si një pajisje që është e ndjeshme ndaj rrezatimit elektromagnetik në rajonet e dukshme, infra të kuqe (IR) ose ultravjollcë (UV), ose një pajisje që lëshon dhe konverton rrezatim jokoherent ose koherent në të njëjtin spektral. rajone.
Baza teknike e optoelektronikës përcaktohet nga konceptet konstruktive dhe teknologjike të mikroelektronikës moderne: miniaturizimi i elementeve; zhvillimi preferencial i strukturave të ngurta planare; integrimi i elementeve dhe funksioneve.
Qëllimi funksional i optoelektronikës është të zgjidhë problemet e shkencës kompjuterike: gjenerimi (formimi) i informacionit duke shndërruar ndikime të ndryshme të jashtme në sinjalet elektrike dhe optike përkatëse; transferimi i informacionit; përpunimi (transformimi) i informacionit sipas një algoritmi të caktuar; ruajtja e informacionit, duke përfshirë procese të tilla si regjistrimi, ruajtja aktuale, leximi jo shkatërrues, fshirja; shfaqja e informacionit, d.m.th. transformimi i sinjaleve dalëse të sistemit të informacionit në një formë të perceptueshme nga njeriu.
Lista e burimeve të përdorura
http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html?part-004.htm
http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html?part-003.htm
http://revolution.allbest.ru/radio/00049966_0.html
http://revolution.allbest.ru/radio/00049842.html
AGJENCIA FEDERALE PËR ARSIM
Institucion arsimor shtetëror i arsimit të lartë profesional
UNIVERSITETI SHTETËROR I NAJTËS DHE GAZIT TYUMEN
INSTITUTI I TRANSPORTIT
Ese
me temën "Pajisjet optoelektronike".
E përfunduar:
Grupet OBD - 08
Checkardin
Kontrolluar:
Sidorova A.E.
Fotopajisjet janë pajisje të dizajnuara për të kthyer energjinë e rrezatimit elektromagnetik në energji elektrike.
Pajisjet e fotografisë:
1. fotodetektorë (pajisje optoelektronike të krijuara për të kthyer energjinë e rrezatimit optik në energji elektrike.
Fotorezistorët (një pajisje fotoelektrike gjysmëpërçuese me një efekt të brendshëm fotoelektrik që përdor fenomenin e fotopërçueshmërisë, d.m.th. një ndryshim në përçueshmërinë elektrike të një gjysmëpërçuesi nën veprimin e rrezatimit optik)
Fotodioda (një pajisje fotovoltaike gjysmëpërçuese që përdor një efekt të brendshëm fotoelektrik. Pajisja e një fotodiode është e ngjashme me atë të një diode planare konvencionale. Dallimi është se kryqëzimi i saj p-n në njërën anë është përballë dritares së xhamit në kabinën përmes së cilës hyn drita, dhe mbrohet nga drita e ekspozimit në anën tjetër).
Fototransistorët (një pajisje gjysmëpërçuese e kontrolluar nga rrezatimi optik me dy nyje p-n ndërvepruese. Fototransistorët, si transistorët e zakonshëm, mund të kenë një strukturë p-n-p dhe n-p-n. Strukturisht, fototransistori është projektuar në mënyrë që fluksi i dritës të rrezatojë rajonin bazë. Zbatimi më praktik ka gjeti përfshirjen e një fototransistori në një qark me OE, ndërsa ngarkesa përfshihet në qarkun e kolektorit. Sinjali hyrës i fototransistorit është fluksi i moduluar i dritës, dhe sinjali i daljes është ndryshimi i tensionit në të gjithë rezistencën e ngarkesës në kolektor. qark)
Fototiristorët (një pajisje optoelektronike që ka një strukturë të ngjashme me atë të një tiristori konvencional dhe ndryshon nga ky i fundit në atë që ndizet jo nga voltazhi, por nga drita që ndriçon portën. Kjo pajisje përdoret në ndreqësit e kontrolluar nga drita dhe është më së shumti efektive në drejtimin e rrymave të larta në tensione të larta Shpejtësia e reagimit ndaj dritës - më pak se 1 μs).
2. pajisjet emetuese
3. qeliza fotovoltaike (bateri diellore).
43. Elemente të optoelektronikës. Pajisjet e dritës
Pajisjet e dritës janë pajisje që emetojnë energjinë elektrike në energji rrezatimi optik me një gjatësi vale të caktuar ose në një gamë të ngushtë të gjatësisë valore. Funksionimi i burimeve të kontrolluara të rrezatimit optik bazohet në një nga fenomenet fizike të mëposhtme: shkëlqimi i temperaturës, rrezatimi i shkarkimit të gazit, elektrolumineshenca, emetimi i stimuluar. Burimet e rrezatimit janë koherente (lazerët) dhe jokoherente (llambat inkandeshente, llambat e shkarkimit të gazit, elementët elektrolumineshent, LED injeksioni).
Parimi i funksionimit të pajisjeve që lëshojnë gjysmëpërçues bazohet në fenomenin e elektrolumineshencës - fenomeni i emetimit të dritës nga trupat nën ndikimin e një fushe elektrike. Elektrolumineshenca është një rast i veçantë i lumineshencës - rrezatimi elektromagnetik jo termik me një kohëzgjatje që tejkalon ndjeshëm periudhën e lëkundjeve të dritës. Trupat e ngurtë, të lëngët dhe të gaztë mund të ndriçojnë. Pajisjet optoelektronike përdorin luminescencën e gjysmëpërçuesve të papastërtive kristalore me një hendek të gjerë brezi. Në gjysmëpërçuesit, gjenerimi i rrezatimit optik sigurohet nga elektrolumineshenca e injektimit. Gjenerimi i rrezatimit optik në një kryqëzim pn kombinon dy procese: injektimin e bartësit dhe elektrolumineshencën.
Një LED është një pajisje gjysmëpërçuese me një ose më shumë nyje elektrike që konverton energjinë elektrike në energjinë e rrezatimit jokoherent të dritës kur kryqëzimi p-n është i njëanshëm në drejtimin përpara. Emisioni i një LED karakterizohet nga: efikasiteti i brendshëm kuantik (ose rendimenti i brendshëm kuantik), i përcaktuar nga raporti i numrit të fotoneve të gjeneruara me numrin e bartësve të ngarkesës të injektuar në rajonin aktiv në të njëjtin interval kohor; efikasiteti kuantik i jashtëm i rrezatimit (rendimenti kuantik), i përcaktuar nga raporti i numrit të fotoneve të emetuara nga dioda në hapësirën e jashtme, me numrin e transportuesve të injektuar përmes kryqëzimit p-n.
Karakteristikat e LED: CVC, karakteristika e shkëlqimit (varësia e shkëlqimit të rrezatimit nga sasia e rrymës që rrjedh nëpër kryqëzimin p-n), karakteristika spektrale (varësia e intensitetit të rrezatimit nga gjatësia e valës së dritës së emetuar ose nga energjia e kuantet e emetuara). Parametrat LED: intensiteti i dritës (fluksi i ndritshëm për njësi këndi të ngurtë në një drejtim të caktuar, i shprehur në kandela (cd)), shkëlqimi i rrezatimit (raporti i intensitetit të dritës me sipërfaqen e dritës), tension i vazhdueshëm përpara (rënia e tensionit në të gjithë dioda në një rrymë të caktuar); ngjyra e shkëlqimit ose gjatësia e valës që korrespondon me fluksin maksimal të ndriçimit; rryma maksimale e lejueshme direkte përpara (përcakton ndriçimin maksimal të rrezatimit), tensionin e kundërt të drejtpërdrejtë të lejuar maksimal.